4 kartus didesnė, nei manyta anksčiau. Pagaliau atskleista Visatos reionizacijos priežastis

Visų pirma jie teigia, kad bendra šios spinduliuotės energija yra keturis kartus didesnė, nei manyta anksčiau, o tai reiškia, kad šios galaktikos galėjo būti pagrindiniai fotonų šaltiniai Visatos reionizacijos pradžioje.

Visatos pradžioje, praėjus kelioms minutėms po Didžiojo sprogimo, erdvę užpildė karštas tankus jonizuotos plazmos debesis.

Tačiau šis rūkas buvo toks tankus, o jame esanti šviesa tokia išsklaidyta, kad fotonai greitai išsisklaidė ir visiškai užtemdė Visatą (tamsusis Visatos amžius).

Visatai atvėsus, praėjus maždaug 300 000 metų po Didžiojo sprogimo, protonai ir elektronai susijungė į neutralų vandenilį (ir helį).

Teoriškai pirmosios masyvios žvaigždės, susiformavusios iš šių dujų, maždaug po 600-800 mln. metų po Didžiojo sprogimo reionizavo debesį, todėl šviesa sklido laisviau.

Šios žvaigždės turėjo būti 30-300 kartų masyvesnės ir milijonus kartų ryškesnės už Saulę.

Todėl jos greitai turėjo išeikvoti savo kurą ir sprogti kaip supernovos jau po kelių milijonų egzistavimo metų.

Dėl šių žvaigždžių augimo ir sprogimo susidariusi energinga spinduliuotė būtų suskaldžiusi aplinkinius neutralius vandenilio atomus į elektronus ir protonus (jonizacija).

Šis laikotarpis vadinamas Visatos reionizacija.

Tačiau dėl tikslių šaltinių, lėmusių šį masyvų perėjimą, vis dar diskutuojama.

Astronomai kelis dešimtmečius bandė rasti pakankamai galingus spinduliuotės šaltinius, kurie palaipsniui išsklaidytų ankstyvąją Visatą dengusį vandenilio rūką.

Kai kurie teoriniai modeliai rodo, kad pakankamai galingi reionizacijos šaltiniai galėjo būti kvazarai, o kiti pasisako už superšviesias galaktikas.

Neseniai buvo iškelta prielaida, kad nykštukinės galaktikos, kurių paviršiaus šviesumas mažas, nes jų tankis Visatos aušroje buvo didelis, gali būti gana galingi reionizacijos šaltiniai.

Tačiau iki šiol nebuvo atlikta nė vieno išsamaus spektroskopinio mažos masės nykštukinių galaktikų stebėjimo dėl jų itin mažo šviesumo.

Naujajame tyrime, paskelbtame žurnale „Nature“, Paryžiaus Astrofizikos instituto prie Sorbonos universiteto ir Nacionalinio mokslinių tyrimų centro (CNRS) mokslininkai pirmą kartą atliko spektroskopinius silpniausių galaktikų, egzistavusių per pirmuosius milijardus Visatos egzistavimo metų, stebėjimus.

Gauti rezultatai atitinka ankstesnę teoriją, ypač įrodo, kad šios galaktikos skleidė daug daugiau spinduliuotės, nei manyta anksčiau.

Tyrėjai naudojo „Hubble“ kosminio teleskopo ir „James Webb“ kosminio teleskopo stebėjimus, kad ištirtų galimus reionizacijos šaltinius Visatoje.

Šie stebėjimai buvo atliekami vykdant itin gilių stebėjimų programą NIRSpec ir NIRCam prieš reionizacijos epochą.

Kaip gravitacinis lęšis (palengvinantis stebėjimus) buvo naudojamas Abell 2744 galaktikų telkinys (arba Pandoros telkinys).

Mokslininkų komanda sujungė itin gilius „James Webb“ vaizdo duomenis su „Hubble“ Abell 2744 vaizdais, kad atrinktų itin silpnas galaktikas kandidates reionizacijos laikotarpiu.

Abell 2744 yra tokia masyvi, kad labai iškreipia aplinkinį erdvėlaikį (ir taip nukreipia pro ją praeinančių tolimų galaktikų šviesą).

Tai turi stiprinimo efektą, kuris leido komandai stebėti labai silpnus tolimos šviesos šaltinius, įskaitant 8 itin silpnas galaktikas, kurių kitu atveju būtų neįmanoma aptikti net naudojant „James Webb“ galią.

Tyrimo rezultatai parodė, kad, nepaisant mažo regimojo šviesumo, šios galaktikos yra didžiulės jonizuojančiosios spinduliuotės gamintojos.

Ši gamyba iš tikrųjų yra 4 kartus didesnė, nei manyta anksčiau.

Stebėjimai taip pat patvirtina, kad reionizacijos metu difuzinės nykštukinės galaktikos buvo didžiausia kosminių objektų populiacija.

Tai reiškia, kad jos tikriausiai buvo pagrindinis fotonų, lėmusių Visatos reionizaciją, šaltinis.

Tačiau, atsižvelgiant į tai, kad stebėjimai apima tik nedidelį erdvės regioną, stebėta nykštukinių galaktikų imtis nebūtinai atspindi visą kosminės aušros populiaciją.

Specialistai planuoja ištirti šį klausimą pakartodami stebėjimus per kitą gravitacinį lęšį – Abell S1063 galaktikų telkinį.

Tai leis ištirti didesnes silpnųjų galaktikų populiacijas.